7.7.4 WLAN的数据链路层

作者: 王达 出处:电子工业出版社 　2007-07-05 13:38　   砖    好    评论  条 　进入论坛

阅读提示：本章主要介绍局域网、广域网，以及OSI各层主要功能及其工作原理这些基本的计算机网络通信技术，同时还将介绍计算机网络数据通信中常见的技术指标和参数。这些都是我们平常进行各种网络工程施工和系统设计的基础和前提。本节是WLAN的数据链路层介绍。

7.7.4  WLAN的数据链路层
WLAN无线局域网在Wi-Fi标准中定义，它是IEEE定义的一个无线网络通信的工业标准（IEEE802.11）。
Wi-Fi第一个版本发表于1997年，其中定义了介质访问接入控制层（MAC子层）和物理层。物理层定义了工作在2.4GHz的ISM频段上的两种无线调频方式和一种红外传输的方式，总数据传输速率设计为2Mbit/s。两个设备之间的通信可以自由直接的方式进行，也可以在基站（Base Station，BS）或者访问点（Access Point，AP）的协调下进行。
1999年加上了两个补充版本: IEEE 802.11a定义了一个在5GHz ISM频段上的数据传输速率可达54Mbit/s的物理层，IEEE 802.11b定义了一个在2.4GHz的ISM频段上数据传输速率高达11Mbit/s的物理层。2.4GHz的ISM频段为世界上绝大多数国家通用，因此IEEE 802.11b得到了最为广泛的应用。苹果公司把自己开发的IEEE 802.11标准命名为AirPort。1999年工业界成立了Wi-Fi联盟，致力解决符合IEEE 802.11标准的产品的生产和设备兼容性问题。以下是有关的其他IEEE 802.11系列标准。
802.11，1997年，原始标准（2Mbit/s工作在2.4GHz）。
802.11a，1999年，物理层补充（54Mbit/s工作在5GHz）。
802.11b，1999年，物理层补充（11Mbit/s工作在2.4GHz）。
802.11c，符合802.1D的媒体接入控制层（MAC）桥接（MAC Layer Bridging）。
802.11d，根据各国无线电规定做的调整。
802.11e ，对服务等级（Quality of Service，QS）的支持。
802.11f，基站的互联性（Interoperability）。
802.11g，物理层补充（54Mbit/s工作在2.4GHz）。
802.11h，无线覆盖半径的调整，室内（indoor）和室外（outdoor）信道（5GHz频段）。
802.11i，安全和鉴权（Authentification）方面的补充。
802.11n，导入多重输入输出 （MIMO）技术，基本上是802.11a的延伸版。
除了上面的IEEE标准外，另外有一个被称为IEEE802.11b+的技术，通过PBCC技术（Packet Binary Convolutional Code）在IEEE802.11b（2.4GHz频段） 基础上提供22Mbit/s的数据传输速率，但这事实上这并不是一个IEEE的公开标准，而是一项产权私有的技术（产权属于美国得州仪器，Texas Instruments）。也有一些被称为802.11g+的技术，在IEEE802.11g的基础上提供108Mbit/s的传输速率，跟802.11b+一样，同样是非标准技术，由无线网络芯片生产商Atheros所提倡的称为SuperG。
在WLAN中，网络成员和结构如下。
站点（Station）：网络最基本的组成部分。
基本服务单元（Basic Service Set，BSS）：网络最基本的服务单元。最简单的服务单元可以只由两个站点组成。站点可以动态的连接（Associate）到基本服务单元中。
分配系统（Distribution System，DS）：分配系统用于连接不同的基本服务单元。分配系统使用的媒介（Medium）逻辑上和基本服务单元使用的媒介是截然分开的，尽管它们物理上可能会是同一个媒介，例如同一个无线频段。
接入点（Acess Point，AP）：接入点既有普通站点的身份，又有接入到分配系统的功能。
扩展服务单元（Extended Service Set，ESS）：由分配系统和基本服务单元组合而成。这种组合是逻辑上，并非物理上的——不同的基本服务单元有可能在地理位置相距甚远。分配系统也可以使用各种各样的技术。
关口（Portal）：也是一个逻辑成分。用于将无线局域网和有线局域网或其他网络联系起来。
在这里涉及到三种媒介，分别是：站点使用的无线媒介，分配系统使用的媒介，以及和无线局域网集成一起的其他局域网使用的媒介，物理上它们可能互相重迭。IEEE 802.11标准只负责在站点使用的无线媒介上的寻址（Addressing）。分配系统和其他局域网的寻址不属无线局域网的范围。
IEEE 802.11标准没有具体定义分配系统，只是定义了分配系统应该提供的服务（Service）。整个无线局域网定义了9种服务：5种服务属于分配系统的任务，分别为：连接（Association）、结束连接（Diassociation）、分配（Distribution）、集成（Integration）、再连接（Reassociation）；4种服务属于站点的任务，分别是：鉴权（Authentication）、结束鉴权（Deauthentication）、隐私（Privacy）、MAC数据传输（MSDU Delivery）。

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